priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-9-741-749pribor-169Research ArticleОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И КОМПЛЕКСЫOPTICAL AND OPTOELECTRONIC DEVICES AND COMPLEXESПовышение световой отдачи светодиодов белого цвета свечения путем изменения химического состава люминофорных композицийIncreasing the luminous efficiency of white LEDs by changing the chemical components of phosphor compositionsАфонинК. Н.AfoninK. N.

Кирилл Нильевич Афонин - канд. техн. наук; кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга, доцент

Томск

Kirill N. Afonin - PhD; Department of Radioelectronic Technologies and Environmental Monitoring, Associate Professor

Tomsk

kirill.n.afonin@tusur.ruАндрееваМ. В.AndreevaM. V.

Мария Владимировна Андреева - аспирант; кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга

Томск

Maria V. Andreeva - Post-Graduate Student; Department of Radioelectronic Technologies and Environmental Monitoring

Tomsk

mariia.andreeva@tusur.ruСолдаткинВ. С.SoldatkinV. S.

Василий Сергеевич Солдаткин - канд. техн. наук; кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга, доцент

Томск

Vasiliy S. Soldatkin - PhD; Department of Radioelectronic Technologies and Environmental Monitoring, Associate Professor

Tomsk

soldatkinvs@main.tusur.ruTуевВ. И.TuevV. I.

Василий Иванович Tуев - д-р техн. наук, профессор; кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга; заведующий кафедрой

Томск

Vasiliy I. Tuev - Dr. Sci., Professor; Department of Radioelectronic Technologies and Environmental Monitoring; Head of the Department

Tomsk

vasilii.i.tuev@tusur.ruИвановА. А.IvanovA. A.

Александр Андреевич Иванов - канд. хим. наук; научно-исследовательский институт светодиодных технологий; заведующий лабораторией

Томск

Alexander A. Ivanov — PhD; Research Institute of LED Technologies; Head of Laboratory

Tomsk

alexchemtsu@rambler.ruТомский государственный университет систем управления и радиоэлектроникиРоссияTomsk State University of Control Systems and RadioelectronicsRussian Federation202328112024669741749Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/169

Представлены результаты выбора компонентной базы для разработки люминофорной композиции. Рассмотрено влияние состава люминофорного покрытия на характеристики светодиодного источника света. Изготовлены макеты светодиодов белого цвета свечения и проведены исследовательские испытания их светотехнических и колориметрических характеристик. Предложенные люминофорные композиции позволяют достичь значений световой отдачи порядка 200 лм/Вт.  

Results of choosing a component base for the development of a phosphor composition are presented. The influence of the composition of the phosphor coating on the characteristics of the LED light source is considered. Models of white LEDs are created and research tests of their lighting and colorimetric characteristics are carried out. Proposed phosphor compositions make it possible to achieve luminous efficiency values of the order of 200 lm/W. 

светодиодлюминофоркомпаундлюминофорная светодиодная композициясветовой потоксветовая отдачакоррелированная цветовая температураLEDphosphorcompoundLED phosphor compositionluminous fluxluminous efficiencycorrelated color temperaturethe study was supported by the Russian Science Foundation, grant No. 23-29-00169; https://rscf.ru/project/23-29-00169/.ReferencesШуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ.; под ред. А. Э. Юновича. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 496 с.Schubert F.E. Light-Emitting diodes, NY, Cambridge University Press, 2006.Вилисов А. А., Солдаткин В. С., Туев В. И. Светодиоды и светотехнические устройства: Учеб. пособие. Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники, 2020. 112 с.Vilisov A.A., Soldatkin V.S., Tuev V.I. Svetodiody i svetotekhnicheskiye ustroystva (LEDs and Lighting Devices), Tomsk, 2020, 112 р. (in Russ.)Narukawa Y., Ichikawa M., Sanga D., Sano M., Mukai T. White light emitting diodes with super-high luminous efficacy // Journal of Physics: Appl. Physics. 2010. Vol. 43. P. 354002. DOI: 10.1088/0022-3727/43/35/354002.Narukawa Y., Ichikawa M., Sanga D., Sano M., Mukai T. Journal of Physics: Applien Physics, 2010, vol. 43, рр. 354002, https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/35/354002.Thomas W., Murphy Jr. Maximum spectral luminous efficacy of white light // Journal of Appl. Physics. 2012. Vol. 111. P. 104909. DOI: 10.1063/1.4721897.Thomas W., Murphy Jr. Journal of Applied Physics, 2012, vol. 111, рр. 104909, https://doi.org/10.1063/1.4721897.СТО 69159079-05-2020. Приборы осветительные светодиодные. Требования к комфортной световой среде. АПСС, 2020. 82 с.STO.69159079-05-2020. Pribory osvetitel'nyye svetodiodnyye. Trebovaniya k komfortnoy svetovoy srede. APSS (STO.69159079-05-2020. LED lighting fixtures. Requirements for a comfortable light environment. APSS), 2020, 82 р. (in Russ.)Wei Chen, Dunhua Cao, Yongjun Dong, Jingkang Xiong, Yuri Trofimov, Sergey Lishik, Guoqi Zhang, Jiajie Fan. Enhancing luminous flux and color rendering of laser-excited YAG:Ce3+ single crystal phosphor plate via surface roughening and low-temperature sintering a CaAlSiN3:Eu2+ phosphor-in-borate glass // Journal of Luminescence. 2022. Vol. 251, N 119225. Р. 1—8. DOI: 10.1016/j.jlumin.2022.119225.Wei Chen, Dunhua Cao, Yongjun Dong, Jingkang Xiong, Yuri Trofimov, Sergey Lishik, Guoqi Zhang, Jiajie Fan. Journal of Luminescence, 2022, vol. 251, art. no. 119225, рр. 1–8, https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119225.Троцюк Л. Л., Тон Е. С., Цвирко В. И., Сурвило Л. Н., Лишик С. И., Кулакович О. С., Романенко А. А., Крюков В. В., Трофимов Ю. В., Гапоненко С. В. Фотолюминесцентные свойства люминофора на основе нанoкристаллов перовскитов CsPbBr3 при работе совместно с фиолетовыми светодиодами // Журн. прикладной спектроскопии. 2022. Т. 89, № 5. С. 662—667.Trotsiuk L.L., Ton E.S., Tsvirka V.I., Survilo L.N., Lishik S.I., Kulakovich O.S., Ramanenka A.A., Krukov V.V., Trofimov Yu.V., Gaponenko S.V. Journal of Applied Spectroscopy, 2022, no. 5(89), pp. 869–873.Бауман Д. А. Технология сборки светодиодов: Учеб. пособие. СПб: Ун-т ИТМО, 2018. 65 с.Bauman D.A. Tekhnologiya sborki svetodiodov (LED assembly technology), St. Petersburg, 2018, 65 р. (in Russ.)Liu P., She C., Tan L., Xu P., Yan L. Development of LED Package Heat Dissipation Research // Micromachines. 2022. N 13. Р. 229. DOI: 10.3390/mi13020229.Liu P., She C., Tan L., Xu P., Yan L. Micromachines, 2022, vol. 13, рр. 229, https://doi.org/10.3390/mi13020229.Hin-Wei Sher, Kuo-Ju Chen, Chien-Chung Lin, Hau-Vei Han, Huang-Yu Lin, Zong-Yi Tu, Hsien-Hao Tu, Keiji Honjo, Hsin-Yi Jiang, Sin-Liang Ou, Ray-Hua Horng, Xiuling Li, Chien-Chung Fu, Hao-Chung Kuo. Large-area, uniform white light LED source on a flexible substrate // Opt. Express. 2015. N 23. A1167—A1178. DOI: 10.1364/OE.23.0A1167.hin-Wei Sher, Kuo-Ju Chen, Chien-Chung Lin, Hau-Vei Han, Huang-Yu Lin, Zong-Yi Tu, Hsien-Hao Tu, Keiji Honjo, Hsin-Yi Jiang, Sin-Liang Ou, Ray-Hua Horng, Xiuling Li, Chien-Chung Fu, and Hao-Chung Kuo. Opt. Express, 2015, vol. 23, рр. A1167–A1178, https://doi.org/10.1364/OE.23.0A1167.Liu Y., Zou J., Shi M. et al. Effect of phosphor composition and packaging structure of flexible phosphor films on performance of white LEDs // J. Mater. Sci: Mater. Electron. 2018. N 29. Р. 18476—18485. DOI: 10.1007/s10854018-9963-69.Liu Y., Zou J., Shi M. et al. J. Mater Sci: Mater. Electron., 2018, vol. 29, рр. 18476–18485, DOI:10.1007/s10854-018-9963-69.Tuev V. I., Soldatkin V. S., Andreeva M. V., Ganskaya E. S., Afonin K. N., Vilisov A. A. Investigation of phosphor compositions for led filament bulb // Journal of Physics: Conf. Series. 2018. Vol. 1115. P. 052012. DOI: 10.1088/1742-6596/1115/5/052012.Tuev V.I., Soldatkin V.S., Andreeva M.V., Ganskaya E.S., Afonin K.N., Vilisov A.A. Journal of Physics: Conference Series, Tomsk, Institute of Physics Publishing, 2018, vol. 1115, рр. 052012, https://doi.org/10.1088/17426596/1115/5/052012.Лисицын В. М., Сощин Н. П., Цзюй Я., Степанов С. А., Лисицына Л. А., Тулегенова А. Т., Абдуллин Х. А. Характеристика фотолюминесценции люминофоров разной предыстории на основе иттрий-алюминиевого граната с Ce, Gd // Изв. вузов. Физика. 2017. Т. 60, № 5. С. 106—112.Lisitsyn V.M., Ju Y., Stepanov S.A., Tulegenova A.T., Soshchin N.P., Lisitsyna L.A., Abdullin K.A. Russian Physics Journal, 2017, no. 5(60), pp. 862–869.Официальный сайт „University of Toronto. Department of Materials Science & Engineering“ [Электронный ресурс]: <https://mse.utoronto.ca/wp-content/uploads/2014/05/SEM-TM1000.pdf>.https://mse.utoronto.ca/wp-content/uploads/2014/05/SEM-TM1000.pdf.Официальный сайт «ООО „НТП ТКА“» [Электронный ресурс]: <https://www.tkaspb.ru>.https://www.tkaspb.ru. (in Russ.)Официальный сайт «ООО „Альфа Инструментс“» [Электронный ресурс]: <https://alfa-instr.ru/catalog/kontrolno-izmeritelnoe-oborudovanie/istochniki-izmeriteli/istochnik-izmeritel-keithley-2410/>.https://alfa-instr.ru/catalog/kontrolno-izmeritelnoe-oborudovanie/istochniki-izmeriteli/istochnik-izmeritel-keithley2410/. (in Russ.)Официальный сайт „SNOL“. [Электронный ресурс]: <https://snol-term.ru/products/laboratornyie-sushilnyieshkafyi-snol/s-prinuditelnoj-konvekcziej-vozduxa/snol-58-350/>.https://snol-term.ru/products/laboratornyie-sushilnyie-shkafyi-snol/s-prinuditelnoj-konvekcziej-vozduxa/snol-58-350/. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.